摘要：针对人体下肢不同步态过程的个体差异和行走过程中步幅随机变化等问题,本文提出一种利用运动姿态信号进行步态识别与预测的方法。研究采用基于免疫粒子群算法(IPSO)优化门控循环单元(GRU)网络算法,建立以人体姿态变化数据为输入,以下一阶段姿态变化数据及准确率为输出的网络模型,以期实现对人体姿态变化的预测。本文首先明确概述IPSO优化GRU算法的过程,采集多名受试者分别执行平地行走、蹲起、坐姿腿屈伸等动作的人体姿态变化数据,通过对比分析IPSO优化的循环神经网络(RNN)、长短期记忆网络(LSTM)、GRU网络识别与预测情况,以验证所建模型的有效性。试验结果显示,优化后的算法可较好预测人体姿态变化,其中平地行走和蹲起动作的均方根误差(RMSE)可精确到10^(-3),坐姿腿屈伸的RMSE可精确到10^(-2);各种动作的R^(2)值均可达0.966以上。以上研究结果表明,优化后的算法可应用于实现康复治疗中人体步态运动评价和步态趋势预测、假肢和下肢康复设备设计等研究,对今后提高患者肢体功能、活动水平和生活独立能力的研究提供参考。

摘要：针对传统控制算法在复杂环境下,精度低、稳定性不足等问题,提出了一种基于深度确定策略梯度算法(deep deterministic policy gradient,DDPG)的控制算法,以更好地解决6轴机械臂在三维空间中的控制难题。在MuJoCo平台上建立仿真环境,引入所设计机械臂为测试对象,并采用DDPG算法、柔性动作-评估算法(soft actor-critic algorithms,SAC)和双延迟深度确定策略梯度算法(twin delayed deep deterministic policy gradient,TD3)对仿真环境下的机械臂进行了几组对比测试。研究表明:以DDPG算法为基础的机械臂控制方法能够有效地提高机械臂的控制精度,相对于SAC、TD3等算法稳定性较好。

摘要：为了研究变工况下车用永磁同步电机温度变化对电机铸铝合金机壳的热应力和热疲劳寿命的影响,结合理论、试验与有限元仿真对机壳进行了多物理场耦合研究。首先通过试验采集了作为仿真计算边界条件的电机环境温度和作为仿真结果参考的绕组端部温度;然后通过计算得到了电机的主要损耗,基于传热学和流体力学对电机进行了简化建模和有限元仿真,得到了电机机壳的温度场分布;再通过试验得到了铸铝合金材料热疲劳寿命预测模型的基本材料参数,结合温度场结果,计算了机壳在不同温度分布下的热应力;最后得到了机壳在热应力作用下的热疲劳寿命为29673次。为电机机壳的设计优化以及材料的选择提供了一定的参考依据。

摘要：磁流变阻尼器的动态响应决定了其实时控制效果,为了增加磁流变阻尼器响应速度和减小响应时间,对其动态响应影响因素进行分析。针对某型号磁流变阻尼器,定义其响应时间的组成,建立时滞模型。建立了两级线圈同向串联、反向串联、同向并联、反向并联的电流及磁场响应模型,分析磁流变液两阶段的流变响应模型,得到反向串联与反向并联的电磁响应时间较小,且流变响应仅与间隙与动力黏度有关。并基于瞬态有限元磁场分析,从平均有效剪切屈服强度的角度来衡量阻尼器的动态响应过程,得到了不同磁路结构对阻尼器响应时间的影响及其影响原因。

摘要：整车控制器(vehicle control unit,VCU)作为无人驾驶方程式赛车的重要组成部分,直接影响赛车的稳定性、灵敏性和控制性。为满足中国大学生无人驾驶方程式大赛(Formula Student Autonomous China,FSAC)规则要求,分析了赛车状态机需求,以MC9S12XET256单片机为主控芯片,基于控制器局域网络(controller area network,CAN)通信技术,设计了整车控制器软件系统,针对模数转换(analog to digital converter,A/D)采样技术、轮速测量技术及通信技术3个功能模块进行详细阐述,并进行实验。实验测试证明,所设计的控制器能够较好地完成无人驾驶方程式赛车的控制任务。

摘要：设计高效弹性的卫星路由算法是未来低轨(Low Earth Orbit, LEO)卫星通信技术的一个重要发展方向。为解决低轨卫星星座网络中星间链路发生故障后存在的传输中断和数据安全问题,提出了一种低轨卫星星座快速响应链路损毁路由算法(Quick-response Link Destruction Routing Algorithm for LEO Satellite Constellation, QRLDRA)。QRLDRA以星座可预测拓扑作为星间路由计算基础,增加星地回传路由设计,快速将星间链路异常回传至地面计算中心处理;引入多优先级动态队列,根据节点链路状态调整星间链路不同数据传输的优先级;综合路由计算、路由上注、链路检测等功能,完成对拓扑变化的及时响应。通过仿真实验与传统算法的比较发现,所提算法有效提高了数据端到端传输的成功率,为用户业务服务质量(Quality of Service, QoS)提供了可靠保障。

摘要：我国水质污染问题突出,严重影响了农作物的正常生长,尤其是重金属离子,会在农作物体内积累,进而影响人体健康。针对此问题,设计了一种基于STM32F103系列单片机的水质监测系统,该系统的硬件部分包括主控制器、前端数据采集模块和无线传输模块。主控制器选用STM32F103RCT6单片机,用于完成对各硬件模块的控制工作,前端数据采集模块用于数据的采集,无线传输模块选用的nRF24L01无线射频收发芯片,实现了数据传送到后端的作用。软件部分针对各硬件部分应用C语言完成了相应功能的程序设计,最终实现整个系统的数据采集、处理、传输。最后,对设计的检测系统进行了水质重金属Cr(VI)测试分析,检测结果与电化学分析仪CHI660E测试结果相比,平均相对误差小于12%,表明该系统的精度可以满足实际应用需求。

摘要：针对一类阶非匹配不确定系统,提出一种自适应反步非奇异快速终端滑模控制方法.控制的前n-1步采用自适应反步控制策略,消除非匹配不确定性的影响;最后一步利用误差的积分构造非奇异快速终端滑模面,设计控制律使系统第n个状态有限时间收敛.该方法对系统中匹配和非匹配不确定项均具有鲁棒性,比自适应反步终端滑模方法具有更快的收敛速度.理论分析证明了闭环系统的稳定性,仿真结果验证了该方法的有效性.

摘要：采用有限元法,解释了微机械气流式全方位水平姿态传感器的敏感机理。通过建立敏感元件的三维模型,计算了敏感元件内气流速度在不同倾斜状态下的分布。结果表明,热源周围两两相对的热敏电阻处的气流速度之差随着倾斜角度的变化而改变;随着倾斜角度的增加,两热敏电阻处的气流速度之差加大,流过两热敏电阻的电流之差加大,电桥失去平衡,输出一个与倾斜角度相对应的电压。有限元计算方法为该传感器的优化设计开辟了有效的研究途径。

摘要：薄壁件由于结构复杂刚性差且精度要求高,薄壁件装配主要由人工完成。存在自动化程度低、产品良率低、效率差、严重依赖工人的技术水平的问题。为了提高产品质量和生产效率,急需采用自动化装配设备。薄壁件的装配单元需要根据在线测量数据分类匹配装配,采用传统的工业机器人,占用较大的工作空间,并联机器人结构柔性,占用空间小,本文设计提出一种薄壁件自动化分拣装配单元设计方案,来代替传统人工分拣与装配的生产方式。首先根据薄壁件分类装配功能需求,设计了并联结构,建立了并联结构的动力学模型和运动学模型;分析了并联结构快速运动时速度及加速度的变化规律,3条主动臂和中间支链的角度数据曲线变化平稳,没有发生突变,角速度和角加速度相对平稳,保证了测量相机工作精度,并联机构的稳定性满足设计要求;动平台的位移曲线与预定轨迹重合,结果显示所设计的机构可以满足功能要求。该结构工作空间小,可以实现薄壁件装配的自动化,保证了产品的质量。